一种脉冲电流驱鱼装置的制作方法

本发明涉及水利水电工程技术领域，具体涉及一种脉冲电流驱鱼装置。

背景技术：

我国水利水电工程数量的日益增多，在为社会发展做出巨大贡献的同时，也破坏了河流原有的生态连通性，给生态环境造成了一定的影响。在南水北调工程中，将会从各大水库以及江河中进行调水并设置有诸多泵站，鱼类极易靠近泵口并被吸入泵中，造成设备故障，同时致使鱼类死伤。在核电大力发展的背景下，核电站越来越多，在其运行期间需要抽取大量的海、河水作为冷却水，同样会面临误鱼类靠近泵口的情况。以上为各取水设施面临的问题，就鱼类的迁徙问题而言，实践证明鱼类随水流进入水电站引水及过流系统时，可能会撞击到座环、导叶或水轮机上而造成损伤或死亡，尾水管与泄水建筑物内的负压及涡流也可能对鱼类造成致命的损伤。在水利水电工程中，为降低人类活动对鱼类的影响，保护鱼类不被误伤致死，维护生态系统的稳定性，有必要对进水结构前缘及下游出流结构尾水区采取有效的驱鱼措施。

国内外驱鱼措施有：（1）传统驱鱼法。拦鱼栅网是一种传统的驱鱼方法，栅条和网格的材料、形状及布置间距等可根据目标鱼的种类进行调整，该方法原理明确，结构稳定，但属于被动驱鱼，对个体较小的鱼拦截效果较差，并存在对鱼类撞击损害、干扰结构过水能力、运行维护不便等诸多问题。

（2）新型驱鱼法。新型驱鱼法包括声音驱鱼、光驱鱼、热驱鱼、诱导剂驱鱼、水流驱鱼等。声音、光、热驱鱼法易受环境影响，如声音驱鱼法在周围环境忽然有噪声的情况下便会失效，光、热驱鱼法受一日内光线、温度变化影响也较大。诱导剂驱鱼作用效果不稳定，且易改变鱼的生活习性。水流驱鱼不失为一种高效驱鱼法，但由于鱼的行为与水力因子的耦合关系难以定量确定，目前研究进展并不乐观。

我国目前电鱼的应用还停留在捕鱼阶段，即通过释放巨大的瞬间电流将鱼群电晕、电死。因为扩散的电场给水域中的各种鱼类和鱼类饲料生物带来毁灭性打击，兼之电而未捞的鱼类沉入水底腐烂后会对渔业水域造成污染，电捕鱼成为我国明令禁止的捕鱼方法。受电捕鱼启发，我们认为电在安全前提下不失为一种驱鱼的好的方法。但在电驱鱼国内几乎没有研究。安全电流对生态环境友好，且鱼对电场具有强烈的敏感性。相对于传统拉网作业捕捞底层鱼类的方法（20%至25%的捕捞率），电驱鱼经济、高效。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种脉冲电流驱鱼装置，利用沉底电极产生梯级电场，能够驱赶不同种类的鱼，并且也能适用于不同的水体。

为实现上述目的，本发明通过以下方案实现：一种脉冲电流驱鱼装置，包括水体数据采集装置、控制系统、脉冲发生器、激励器、发射器和沉底电极，所述控制系统包括开关电源、电源单元、微控制器、水体数据显示单元、频率调节器和脉宽调节器，所述水体数据采集装置输出端与微控制器电连接，微控制器分别与水体数据显示单元、频率调节器以及脉宽调节器的输入端电连接，频率调节器和脉宽调节器的输出端与脉冲发生器的输入端电连接，脉冲发生器输出端与激励器输入端连接，激励器输出端与发射器的输入端电连接，发射器输出端与沉底电极电连接，沉底电极放电时在沉底电极之间和沉底电极外围形成脉冲电场，微控制器、水体数据显示单元电源输入端与电源单元电连接，脉冲发生器的电源输入端与开关电源电连接。

优选的，装置还包括用于实时记录水下驱鱼状态的水底摄像头，水底摄像头输出端与微控制器电连接。

水体数据采集装置设有脉冲电压传感器、水流速传感器、温度传感器及电导率传感器。

所述水体数据显示单元包括电压显示单元、水流速度显示单元、水温温度显示单元、水电导率显示单元和工作显示器。

优选的，装置还包括报警装置，报警装置输入端与微控制器电连接，用于沉底电极短路或过载时自动断开电路使系统停止工作并发出报警声。

优选的，所述沉底电极由耐腐蚀金属材料制成。

优选的，所述沉底电极铺设在沉在河底的绝缘层上，绝缘层为混凝土现场浇筑或预制而成。

脉冲电流驱鱼装置，在操作时，包括以下步骤：

1）通过水文站获取相关水体数据确定沉底电极的最佳布置位置，从而在河底布置沉底电极，安装水底摄像头和水体数据采集装置；

2）对装置进行供电，水底摄像头和水体数据采集装置对水下图像和水体数据进行采集，微控制器接收水下图像和水体数据并经处理后在水体数据显示单元进行显示；

3）根据水底摄像头、水体数据采集装置采集的水下图像和水体数据，通过频率调节器或脉宽调节器调制脉冲信号，脉冲发生器输出相应脉冲信号经激励器激励后输出驱动脉冲信号至发射器，发射器输出低电压、大电流的脉冲到沉底电极上，在沉底电极之间和沉底电极外围形成脉冲电场对鱼进行驱逐。

本发明的有益效果为：1、相对于传统拉网驱鱼等方法，本装置成本低，效率高；相对于声音、光、热驱鱼等新型驱鱼方法，本装置受环境因素影响小，适应性强。

2、本装置选择脉冲电流，通过调节各电学参数在驱鱼过程中给鱼逃逸时间，不会对鱼造成伤害；

3、采用梯级电场，在鱼进入装置的方向逐渐增大电场强度，使鱼个体在前进过程中到达其不能承受的电场处便逃逸，也给了鱼合理的逃逸距离。本装置既不以群体的最高承受电场能力为准设计单一电场，为保证驱鱼效果使得很多鱼被电晕，也不以群体的平均承受能力为准，使得部分鱼无法驱逐；

4、增加了水流速、水温、水电导率和水下图像等多个探测功能单元，能够适应不同河流的复杂环境，方便因地制宜地及时调整频率、脉宽和电压等；

5、本装置可通过自动控制装置调整脉冲，不同的电学参数组合能制造出不同的电场，避免由于鱼的适应性导致装置失效。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本装置的原理框图；

图2为梯度电场示意图；

图3为电场趋鱼机制图；

图4为沉底电极示意图；

图5为装置用于尾水管示意图；

图6为装置用于坝前宽阔水面示意图；

图中：开关电源1，控制系统2，水体数据显示单元3，电压显示单元4，水流速度显示单元5，水温温度显示单元6，水电导率显示单元7，微控制器8，电源单元9，水体数据采集装置10，频率调节器11，脉宽调节器12，工作显示器13，报警装置14，脉冲发生器15，激励器16，发射器17，水底摄像头18,沉底电极19。

具体实施方式

如图1所示，一种脉冲电流驱鱼装置，包括水体数据采集装置10、控制系统2、脉冲发生器15、激励器16、发射器17和沉底电极19，所述控制系统2包括开关电源1、电源单元9、微控制器8、水体数据显示单元3、频率调节器11和脉宽调节器12，所述水体数据采集装置10输出端与微控制器8电连接，微控制器8分别与水体数据显示单元3、频率调节器11以及脉宽调节器12的输入端电连接，频率调节器11和脉宽调节器12的输出端与脉冲发生器15的输入端电连接，脉冲发生器15输出端与激励器16输入端连接，激励器16输出端与发射器17的输入端电连接，发射器17输出端与沉底电极19电连接，沉底电极19放电时在沉底电极19之间和沉底电极19外围形成脉冲电场，微控制器8、水体数据显示单元3电源输入端与电源单元9电连接，脉冲发生器15的电源输入端与开关电源1电连接。电源单元9由稳压电路和稳压器组成，并且能够将交流电转换为直流电。

装置还包括用于实时记录水下驱鱼状态的水底摄像头18，水底摄像头18输出端与微控制器8电连接。

水体数据采集装置10设有脉冲电压传感器、水流速传感器、温度传感器及电导率传感器。

所述水体数据显示单元3包括电压显示单元4、水流速度显示单元5、水温温度显示单元6、水电导率显示单元7和工作显示器13。

装置还包括报警装置14，报警装置14输入端与微控制器8电连接，用于沉底电极19短路或过载时自动断开电路使系统停止工作并发出报警声。

所述沉底电极19由耐腐蚀金属材料制成。

如图4所示，所述沉底电极19铺设在沉在河底的绝缘层上，绝缘层为混凝土现场浇筑或预制而成。由此结构，绝缘层能避免河床导电的情形，且沉底电极19间的距离能灵活调整。

脉冲电流驱鱼装置，在操作时，包括以下步骤：

1）通过水文站获取相关水体数据确定沉底电极19的最佳布置位置，从而在河底布置沉底电极19，安装水底摄像头18和水体数据采集装置10；

2）对装置进行供电，水底摄像头18和水体数据采集装置10对水下图像和水体数据进行采集，微控制器8接收水下图像和水体数据并经处理后在水体数据显示单元3进行显示；

3）根据水底摄像头18、水体数据采集装置10采集的水下图像和水体数据，通过频率调节器11或脉宽调节器12调制脉冲信号，脉冲发生器15输出相应脉冲信号经激励器16激励后输出驱动脉冲信号至发射器17，发射器17输出低电压、大电流的脉冲到沉底电极19上，在沉底电极19之间和沉底电极19外围形成脉冲电场对鱼进行驱逐。

实施例1：

装置供电方式选择：对于坝前的电驱鱼装置，可用本地电网供电；对于野外溪流上的电驱鱼装置，可采用发电机与新能源结合的供电方式。

沉底电极19材料选择：流动缓慢的海水中，可选用蒙乃尔合金；在流速大于1.5米/秒的海水中，选用不锈钢304,316等；可采用钛和哈氏合金c-276，它对静止和流动的海水都有极高的耐腐蚀性；也可采用铝青铜，在各种流速的海水里都有一定的抗腐蚀性，且能防止海洋生物附着。

实施例2：

如图2所示，采用梯级电场，在鱼进入装置的方向逐渐增大电场强度，使鱼个体在前进过程中到达其不能承受的电场处便逃逸，也给了鱼合理的逃逸距离。本装置既不以群体的最高承受电场能力为准设计单一电场，为保证驱鱼效果使得很多鱼被电晕，也不以群体的平均承受能力为准，使得部分鱼无法驱逐。

实施例3：

如图3所示，顶流的鱼沿着电场线方向进入电场（图3的a状态），遇强电刺激后受惊，乱窜的鱼会发现转过近一个直角（图3的b状态）后所受电刺激大大减小，它们便倾向于停留在这个方向上，而此时，它们的速度与水流方向垂直，便会被水流冲击到电场外（图3的b状态至c状态过程），装置便实现了驱鱼功能。

实施例4：

用于南水北调工程泵站、沿海核电站冷却水取水口、尾水管出口等处。在涡轮机关闭或放水的时候，鱼类可能误入尾水管，并因此受伤、死亡。如图5所示，驱鱼装置与尾水管相结合，采用圆形电极提供电场进行驱鱼，同时不会阻碍水流。尽管南水北调泵站与核电站取水口处水流方向不同，但仍可同理安装本装置。

实施例5：

用于大坝前后的宽阔水面。如图6所示，装置能够实现在一侧河道上驱鱼，进而使鱼进入鱼道的功能。图示虚线框为电场作用范围，虚线框两侧为电极布置位置，电场线与河岸平行。

实施例6：

脉冲发生器15为泰克公司的afg3000系列脉冲发生器。

激励器16采用上海日意电子科技有限公司的spwm激励器。

所述的发射器17为上海含灵机械设备有限公司的z-laser型脉冲发射器。

稳压器为北京同德创业科技有限公司的s-120-24型稳压器。

报警装置14为成都维克安科技有限公司的dlb-ms型报警装置。

电压显示单元4、水流速度显示单元5、水温温度显示单元6、水电导率显示单元7为广州市朝德机电设备有限公司的dvm300型显示单元。

工作显示器13为济宁市润煤工矿物资有限公司的fbs型显示器。

所述的电源单元9为乐清市欧恒电器有限公司的c200hw-pa204型电源单元。

所述的水底摄像头18为深圳市杰士安电子科技有限公司的6nvrsave48s144192系列。

所述的频率调节器11为上海持承自动化设备有限公司的unico323569.002型频率调节器。

所述的脉宽调节器12为深圳市锐峰达电子的sg3525ap型脉宽调节器。